Система автоматического управления регулируемым электроприводом (стр. 6 из 9)
.Для осуществления отсечки по току принимаем стабилитроны на напряжение срабатывания
- Д815Б (Uст.ном = 6,8 В; Iст = 50..1150 мА).3. Динамика САУ РЭП
3.1 Составление структурной схемы в соответствии с заданным порядком астатизма и функциональным назначением ЭП
Проектируемый привод предназначен для реализации главного движения станка, следовательно, его основная задача – поддержание скорости соответственно заданной, то есть по своему функциональному назначению он относится к классу регулируемых электроприводов (РЭП), и основным регулируемым параметром для него является угловая скорость, а подчиненным – сила тока. Таким образом, основу структуры РЭП составят два контура управления:
- внутренний – контур тока (1К);
- внешний – контур скорости (2К).
Структурная схема РЭП представлена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 – Структурная схема САУ РЭП
Для определения параметров регуляторов тока и скорости воспользуемся методикой оптимизации по модульному оптимуму (настройка на технический оптимум) [4].
В качестве желаемых передаточных функций выбираем соответствующие апериодическому переходному процессу:
- для 1-го контура:
;- для 2-го контура:
,где
.Для определения передаточной функции регулятора тока запишем уравнение:
,где
- искомая передаточная функция регулятора тока; 
- желаемая передаточная функция разомкнутого 1-го контура; 
- передаточная функция, состоящая из реальных звеньев в разомкнутой системе; 
- передаточная функция датчика тока.Следовательно,
;
Получили передаточную функцию ПИ-регулятора тока. Аналогично производится синтез регулятора скорости:
,где
- искомая передаточная функция регулятора скорости; 
- желаемая передаточная функция разомкнутого 2-го контура; 
- передаточная функция, состоящая из реальных звеньев в разомкнутой системе; 
- передаточная функция замкнутого внутреннего контура: 
; 
- передаточная функция датчика скорости.
; 
; 
Полученное значение коэффициента П-регулятора скорости очень мало, поэтому примем
.3.2 Расчет переходных процессов в РЭП
Переходный процесс по определенному параметру представляет собой графическое решение дифференциального уравнения, описывающего движение исследуемой системы по соответствующей координате. Поэтому переходные процессы по току и скорости в РЭП рассчитываются на основе решения соответствующих дифференциальных уравнений.
3.2.1 Составление дифференциальных уравнений в форме Коши и уравнений связи
Система дифференциальных уравнений составляется на основе структурной схемы, показанной на рисунке 3.1. На схеме выходные и выходные параметры звеньев, в знаменателе передаточных функций которых содержится оператор p, обозначаются через
и y с соответствующими индексами. Нелинейные звенья НЗ1 и НЗ2 представлены в виде функций F1 и F2 соответственно. Дифференциальные уравнения, описывающие каждое из указанных звеньев, получают путем преобразования их передаточных функций. Уравнения, записанные в форме Коши, имеют следующий вид:1) интегральная часть регулятора тока:
2) тиристорный преобразователь:
3) электрическая составляющая двигателя:
4) механическая составляющая двигателя:
Уравнения связей:
1)
2)
3)
4)
3.2.2 Составление таблицы исходных расчетных данных для реализации стандартных программ построения переходных процессов в РЭП
Для расчета переходных процессов по току и скорости с помощью стандартных программ составим таблицу исходных расчетных данных (таблица 3.2.2).
Таблица 3.2.2 – Исходные данные для программы «РЭП-СЭП»
| Параметр | Обозначение | Значение | Наименование величины |
| tпп | Т | 5 с | Время переходного процесса |
| КРС | КРС | 0,2 | КПУ2 |
| КРТ | КРТ | 0,338 | КПУ1 |
| КРТ.ИНТ | КРТ.ИНТ. | 20,37 | Коэффициент передачи интегрирующей части |
| КТП | КТП | 48,75 | Коэффициент передачи ТП |
| ТТП | ТТП | 0,008 с | Постоянная времени ТП |
| КД1 | КД1 | 0,38 | Коэффициент передачи Д1 КД1=1/RЯЦ |
| ТЭ | ТЯ | 0,012 с | Электромагнитная постоянная времени |
| КД2 | КД2 | 0,787 | Коэффициент передачи Д2 КД2=1/КФн |
| С | КФн | 1,27 | Коэффициент ЭДС |
| КТ | КРТ | 0,08 В/А | Коэффициент обратной связи по току |
| КС | КОС.НЕОБХ. | 0,063 В/с-1 | Коэффициент обратной связи по скорости |
| UЗ | UЗ | 10 В | Напряжение задания  10 В |
| Ic | Ic | 4,5 А | Статический ток нагрузки (0,1-0,15)Iн |
| UСР1 | UСР1 | 5,98 В | Напряжение сравнения в НЗ1 |
| UСР2 | UСР2 | 0,102 В | Напряжение сравнения в НЗ2 |
3.3 Оценка качества регулирования в различных режимах работы
Согласно рассчитанным параметрам САУ РЭП с помощью программы MatLab строим переходные процессы по току и скорости при пуске (рисунок 3.3.1), торможении, набросе и снятии нагрузки (рисунок 3.3.2).
Рисунок 3.3.1 – Графики переходных процессов при пуске привода
Рисунок 3.3.2 – Переходные процессы в САУ РЭП при пуске, торможении, набросе и снятии нагрузки
Из графика (рисунки 3.3.1 и 3.3.2) определяем:
1) время переходного процесса: tпп = 0,608 с;
2) перерегулирование:
- при пуске:
;- при набросе нагрузки:
.3) статическая погрешность:
,
.Полученные значения показателей динамики САУ РЭП свидетельствуют о том, что в целом система соответствует заданным требованиям устойчивости и точности.